連續小推力懸浮軌道非線性動力學與控制

《連續小推力懸浮軌道非線性動力學與控制》是2021年中國宇航出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：連續小推力懸浮軌道非線性動力學與控制
• 作者：徐明,潘曉,和星吉
• 出版社：中國宇航出版社
• 出版時間：2021年9月1日
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• ISBN：9787515919713

內容簡介

本書系統討論了連續小推力太空飛行器軌道動力學與控制問題，以非克卜勒懸浮軌道為研究對象，主要研究內容為：小推力懸浮軌道的非線性動力學與控制，包括懸浮軌道拓撲性、穩定性、穿越行為以及軌道機動策略；懸浮軌道的密切根數解析解；懸浮軌道編隊飛行中的相對運動，包括線性解析推導與非線性數值映射。

圖書目錄

第1章緒論1

1.1選題依據1

1.1.1研究背景1

1.1.2研究意義與目的2

1.2國內外研究現狀3

1.2.1連續小推力技術國內外發展和套用概況3

1.2.2懸浮軌道動力學與控制研究現狀7

1.2.3懸浮軌道的解析解理論10

1.2.4懸浮軌道編隊飛行相關技術問題11

1.3主要研究工作13

第2章連續小推力懸浮軌道動力學模型16

2.1引言16

2.2連續小推力懸浮軌道的哈密頓動力學16

2.3平衡點和Hill區域21

2.3.1平衡點的求解21

2.3.2Hill區域及相關術語24

2.4本章小結27

第3章基於垂直推力的懸浮軌道動力學與控制28

3.1引言28

3.2哈密頓動力學28

3.3雙曲型平衡點Lu附近的運動31

3.3.1哈密頓函式的正則化31

3.3.2Lyapunov軌道32

3.3.3Lyapunov軌道的不變流形34

3.4橢圓型平衡點Ls附近的運動35

3.4.1哈密頓函式的正則化35

3.4.2KAM環的存在和邊界36

3.4.3Ls附近的周期和擬周期軌道37

3.5頸部區域內的穿越行為39

3.5.1頸部區域運動的線性化39

3.5.2環面的破裂和穿越的發生40

3.5.3Lyapunov軌道的同宿行為41

3.5.4共振穿越43

3.5.5hmaxz的退化情形43

3.5.6大島嶼的擴展情形45

3.6雙曲型平衡點的鎮定48

3.6.1保哈密頓結構控制在懸浮軌道中的套用48

3.6.2控制器的鎮定範圍49

3.6.3hmaxz退化情形的鎮定51

3.6.4控制器的分配律52

3.7本章小結53

第4章基於傾斜推力的懸浮軌道動力學與控制55

4.1引言55

4.2平衡點附近有界軌道55

4.2.1KAM環破裂前的非共振有界軌道56

4.2.2KAM環破裂後的非共振有界軌道58

4.2.3共振周期軌道58

4.3頸部區域的穩定性與穿越性61

4.3.1Lyapunov軌道及其不變流形61

4.3.2不變流形與穿越區域的關係64

4.3.3穿越與非穿越軌道的可及位置67

4.3.4穿越軌道在內部區域的停留時間68

4.4基於推力俯仰角控制的懸浮軌道轉移71

4.4.1KAM環內的軌道轉移71

4.4.2KAM環外的軌道轉移72

4.5本章小結74

第5章基於速度弱反饋的懸浮軌道動力學與控制76

5.1引言76

5.2受控懸浮軌道動力學76

5.3橢圓型平衡點附近的受控運動78

5.4雙曲型平衡點附近的受控運動79

5.4.1Lyapunov軌道79

5.4.2不變流形80

5.5不變流形的同宿性83

5.6弱HSP控制下的穿越和非穿越軌道88

5.6.1軌道特性及其分類88

5.6.2基於（ρ，z）空間Hill區域可達位置的分類法89

5.6.3基於ρ,ρ·空間龐加萊截面穿越區域的分類法92

5.7基於弱HSP控制的懸浮軌道轉移94

5.7.1KAM環內的軌道轉移94

5.7.2KAM環外的軌道轉移96

5.8本章小結97

第6章連續小推力懸浮軌道的解析解99

6.1引言99

6.2基於虛擬地球的動力學模型99

6.3短周期項攝動104

6.4長期與長周期項攝動108

6.5結果與分析113

6.5.1密切根數數值解與解析解比較113

6.5.2密切根數與懸浮軌道之間的聯繫116

6.6本章小結121

第7章懸浮軌道的線性相對運動122

7.1引言122

7.2小推力圓形懸浮軌道動力學123

7.2.1小推力圓形懸浮軌道完全動力學模型123

7.2.2小推力圓形懸浮軌道簡約動力學模型124

7.3完全動力學模型下的線性相對運動125

7.3.1線性相對運動方程125

7.3.2線性相對運動的基礎解系127

7.3.3受控下的離軸平衡點134

7.4簡約動力學模型下的線性相對運動135

7.4.1線性相對運動解析解135

7.4.2控制下的有界相對軌道138

7.5懸浮靜止軌道的編隊飛行142

7.5.1InSAR和Fresnel帶透鏡任務中的固定相對基線142

7.5.2相控陣天線任務中的重複相對軌跡144

7.6本章小結146

第8章懸浮軌道的非線性編隊飛行148

8.1引言148

8.2懸浮軌道非線性動力學148

8.3周期與擬周期懸浮軌道151

8.3.1龐加萊截面與微分修正151

8.3.2穿越時間間隔與角度漂移152

8.4編隊飛行的相對有界軌道154

8.4.1類型Ⅰ：周期×周期懸浮軌道154

8.4.2類型Ⅱ：周期×擬周期懸浮軌道155

8.4.3類型Ⅲ：擬周期×擬周期懸浮軌道158

8.4.4相對有界軌道的最佳化算法160

8.5本章小結162

附錄163

參考文獻168

作者簡介

徐明，男，教授，博士生導師。長期致力於太空飛行器軌道動力學與控制技術等相關問題研究，主持國家自然科學基金、民用航天預研項目等項目，發表論文70餘篇，授權專利10餘項。